Regime Termal A relativa simples evolução termal da litosfera oceânica é bem conhecida, porém dados do fluxo de calor dos continentes indica uma evolução termal mais complexa devido à complicada história estrutural. Além disso, os sucessivos episódios estruturais e metamórficos durante a orogenesi devem originar justaposição tectônica e overpring, o qual deve originar um complexo cinturão metamórfico continental. Produção de calor O orçamento termal da terra com considerações da evolução crosta-manto arqueana era resumida em Charper 21. Isto é bem estabelecido, a produção de calor no arqueano era duas ou três vezes maior que hoje e vem decaindo exponencialmente dede então. Isto se deve provavelmente a perda de calor através das correntes de convecção, que com esse recurso possibilitou uma mais rápida geração e reciclagem da crosta oceânica, com placas que fossem subductadas com recursos de 20 Ma comparado com 60 Ma até o presente. Sessenta porcento do calor perdido na terra hoje é usado na criação e resfriamento da placa oceânica, e esse é o melhor mecanismo capaz de dissipar eficientemente o alto fluxo de calor do Arqueano. Em Vênus o calor removido através de um processo singular de derretimento do manto que produz um volumoso vulcanismo, mais a química terrestre do magmatismo arqueano sugere um manto que passou por dois estágios de derretimento, responsáveis pela formação dos modernos arcos de rochas, i. e. acreção da crista e subducção da zona derretida. Através do alto fluxo de calor do aqueano teria sido possível uma separação mais rápida do fundo oceânico, uma questão continua como se lá teria sido possível um fluxo de calor na base da crosta continental. Contudo a proliferação de magmas komatíticos e basálticos levou a formação de um manto residual empobrecido sob o continente arqueano, o que vem atuando como escudo adicional contra o fluxo de calor, e que é desviado dos distantes crátons para a litosfera oceânica. Diamantes arqueanos nos kimberlitos foram formados nas zonas subcontinental. Figura 22.23 Distribuição da freqüência das datas dos carbonatitos globais, (reproduzido com a permissão da The Geological Society of American). Tendência secular dos Cinturões metamórficos O caráter que é uma chave para a preservação/exposição dos cinturões metamórficos tem mudado com o tempo geológico. Alta pressão para temperatura intermediária, glaucofano xisto não dá para saber se é anterior ou posterior ao proterozóico, já baixa-intermediária pressão, granulito é pré-Cambriano ao invés de fanerozóco. Eclogitos são mais provavelmente médio-proterozóico que cenozóico. Uma pressão muito alta na assembléia metamórfica (coesita, diamantes,...) ocorrem (somente?) nas orogênesis fanerozóicas, porém são encontradas antigas inclusões arqueanas nos kimberlitos fanerózoicos. Então, são essas relações tectônicas que porem explicar essa tendência secular e a interrelação dos diferentes tipos metamórficos? A evolução dos continentes Xisto Azul A ausência de antigos xistos azuis se deve a uma grande variedade de causas: 1. A grande porcentagem de Xistos azuis Mesozoico-Cenozoico ocorrendo nessa colagem dos terrenos por todo o oceano Pacífico ( e eventualmente nas zonas de subducção ativas), porém eles não podem ser comparados diretamente com exemplos paleozóicos antigos e pré-cambrianos, porque eles não estavam sujeitos as colisões das placas continentais, o cinturão de xisto azul pode ocorrer sujeito ao empuxo tectônico. Durante o arqueamento resultante do afinamento crustal, internamente o calor gerado pode retroceder o xisto azul para xisto verde. 2. O aumento da subducção e a reciclagem do sedimento pelágico do arqueano pode ter removido, ou prevenido a formação do xisto azul. 3. A ausência pode ser resultado do longo prazo de diminuição da subducção geotémica e do fluxo de calor litosférico. 4. Se o manto litosférico é fino através da remoção do limite termal durante o colapso extensional da orogênese em alguns anos, então nenhuma assembléia de glaucofanobearing formada precocemente em uma orogênese colisional será obliterada durante a subseqüente alta temperatura superposta(overprint). A fronteira termal da camada era provavelmente mais fina no pré-cambriano superior do que agora – Fig. 22.21 – quando foi mais provável ser independente através da mais vigorosa convecção do manto. Portanto, a peservação dos xistos azuis é cada vez mais provável em orogêneses jovens. Granulitos Lentes de alta pressão, granulitos estão nas gamas de sutura desde o arqueano até o cenozóico. Contudo, nós estamos interessados aqui com granulitos de pressão média-baixa tipico de regiões distensivas de orogenos colisionais, tal como o Grenville, Variscan, TransHudson e cinturões arqueanos do oeste de Greenland e Habei província do NE da China. E claro que seria de se esperar que a ocorrência dos granulitos foi mais uma vez generalizado, muitos devem ter sido obliterados por metamorfismo retrogressivo e atividade orogênica e alguns estão ocultos abaixo de depósitos recentes. Muitos, mais não todos, os granulitos são amplamente considerados típicos de crosta continental média a inferior. Processos responsáveis pela formação dos granulitos focam estes dias nos atuais mecanismos orogênicos, tal como arcos magmáticos, empurrão-espessamento da crosta, e colapso extensional dos orogenos, e esse mecanismo pode refletir em diferentes tipos de trajetórias de P-T-t. Rochas fácies granulitos de baixa temperatura enterradas na parte superior da costa engrossada pode ser exposta na superfície com um ciclo orogênico e poderá mostrar um estágio isotermal do caminho P-T, e.g. o Granulito terciário da British Columbia. Em contraste, o caminho de resfriamento isobárico nos granulitos pode surgir em duas situações. Primeiro, rochas enterradas na parte inferior do espessamento crustal podem cristalizar granulitos com um caminho de lento-resfriamento isobárico. A repercussão isostática no cessamento da orogênese pode somente elevar as rochas para um nivel de base do espessamento de crosta normal e deste modo eles precisam de uma segunda orogênese para se elevar e ficarem expostos na superfície; e.g. Granulitos arqueanos do Complexo Napier, Enderby Land, Antartica que permeneceram embaixo da crosta por 2.0 Ga até se elevarem no fim do paleozóico. Segundo, alguns granulitos podem ser caracterizados por foliação horizontal, estruturas recumbentes e lineações horizontais e podem ser o resultado de colapsos extensionais, de prévios espessamentos da crosta por distanciamento, de espessamento do limite termal da camada. Tal caminho isobárico pode ser indicativo de um rápido (5mm yr-1) adegaçamento extencional subseqüente a colisão. O caminho no sentido anti-horário P-T-tempo nos ganulitos, são prováveis de ser característicos do espessamento magmático e da crosta aquecida nos arcos continentais tal como os granulitos cretáceos de Fiordland no SW da Nova Zelândia. Tal mecanismo implica num crescimento vertical da crosta por underplating e é de maior importânica para generalizar e modificar a crosta continental. Nos precisamos conhecer mais sobre os mecanismos específicos da formação dos granulitos em todos os anos para depois nós sermos capazes de dizer algo sobre os processos que tiveram longo prazo controlando sua formação. Eclogitos Lentes de eclogitos ocorrem em gnaisses em muitos orogenos do Fanerozóico e médio-tardio Proterozóico. Eles ocorreram em todas as orogêneses, para as quais são evidências independentes de uma maior extensão tardia, mas lá existe uma atual controvérsia sobre o papel da subducção e elevação versus o enterro muito profundo e /ou colapso extensional como um recurso para criar e expor as rochas metamórficas de alta temperatura. Esse é um dos primeiros problemas tectônicos de hoje, e como nos devemos ver, isto é entrelaçado com os problemas do xisto azul e granulito. Dewey modelou o papel do calapso extensional nos orogenos que tinha previamente espessamento crustal submetido. O colapso tem lugares onde advectivo adelgaçamento do limite termal das camadas de convecção ocorrem abaixo dos orogenos causando rápido soerguimento, alta-temperatura de metamorfismo, e geração de um mínimo magma granítico. Essa idéia era construtiva para o modelo de Houseman e ... . Dewey sugeriu a sucessão de estágios no colapso continental da orogênese colisional (i.e. ignorando os Andes), o platô tibetano que é um estágio incipiente, o orogeno Beltc-Rif no oeste Mediterrâneo, a bacia e faixa da província Cordillera USA, a extensão seguinte a compressão Laramide, o Variscan do oeste Europeu, onde eclogitos são comuns, e para o modelo de colapso extensional para o qual foi aplicado, e o mar Egeu, onde lá são eclogitos com xistos azuis e gnaisses com textura sub-horizontal generalizada e detacamento extencional. Assim, os eclogitos somente ocorrem nos orogenos submetidos a extenção suficiente e exumação para exposição dele e de seus gnaisses associados. Nos podemos adicionar a esta lista os três seguintes exemplos, particularmente abundantes: onde eclogitos são 1. SW Norway, onde eclogitos alcançam através de 5 km, e alguns contêm coesita ou glaucofano. O eclogito-bearing gnaisse tem uma textura horizontal regional e ocorre abaixo da principal separação extensional. 2. Dabie Shan no leste da China( e adjacente região Shandong) contem gnaisse com abundânica de diamante e coesita-bearing em eclogitos produzidos durante a colisão continental do Triássico. 3. O orogeno NE Grenville em Labrador e Quebec contem uma lapa de empurrão subhorizontal de gnaisses que contem eclogitos, e muita evidência de espessamento tectônico e 1.079-1133 Ga de colapso orogênico, incluindo uma principal bacia de clastos( o Grupo Wakeham) situado em uma zona de cisalhamento extensional. O amplo-400 km do orogeno Grenville representa o maior exemplo de um orogeno carregando eclogitos; e mais de 300 km de largura, mínimo necessário para uma orogênese extensional, como sugerido por Gaudener et al. A lapa de empurrão de eclogito-bearing gnaisse é subjacente a uma lapa de empurrão de baixo grau que não tenha sido submetida a alta pressão, e portanto Rivers considera isso mais provável a um metamorfismo de alta pressão que teve lugar em uma zona de subducção, e tardiamente pós-colisional empurrão com espessamento da crosta continental. Agora para os modelos e mecanismos tectônicos, que se enquadram em diversas catergorias: 1. Trabalhos precoces especialmente em Norway consideram que esse eclogito fosse tectonicamente colocado em rochas gnaissicas de menor pressão. 2. Formação de eclogitos em Norway, no Variscan e no Alpes foi considerada por Carswell e Cuthbert como resultado da subducção de uma placa abaixo de outra (Tipo-A de subducção) em uma zona de subducção, o eclogito e associado a uma paredede rochas submetida a um metamorfismo de alta pressão, a rocha retrogressiva mais félsica está na fácie anfibolito. Exumação de uma crosta inferior de alta-pressão teve lugar na (lapa)footwall da zona de subducção. Similarmente Wijbrans atribuiu o metamorfismo de alta temperatura do tipo-A a um material continental de subducção, e a exumação de eclogitos por delaminação da (capa)hanging wall e (lapa)footwall. Exumação de Dabie Shan, rochas de alta pressão seguidas do empurrão intracontinental tipo Himalaio era assistida por um adjacente movimento direcional de acordo com Okay e Sengör, mas Q. M. Wang sugeriu um segundo estágio de intabilidade gravitacional e colapso da pilha incluída. 3. Fyfe propôs um magmatismo em larga escala underplating podendo causar espessamento abaixo da crosta continental e formação de eclogitos a um nível de profundidade do qual possa sobreviver ou afundar-se até o manto. 4. Dewey propôs uma idéia revolucionária, de acordo com o qual a crosta em um orogeno colisional, como o Nowegian Caledonides, pode ter espessado até 150 km, a ínfima parte abaixo de cerca de 70 km de profundidade sendo transformada em eclogito (assim normalmente interpretada como manto em seções sísmicas). Exumação do lugar levou ao distanciamento do limite termal da camada e colapso extensional do orogeno. Esse modelo significa que os eclogitos e todas as rochas circundantes estão submetidos a um metamorfismo de alta pressão. Isto pode ser interessante para ver como e onde esse modelo será testado num futuro próximo.